OSMOTIC STRESS DECREASES THE ACTIVITY OF ATPASE ASSOCIATED WITH THE ROOT CAP PLASMODESMATAIN ZEA MAYS

With light and electron microscopy the substructural change and the ATPase activity of corn (Zea mays L.) root cap cells after short-term osmotic stress were studied. Some spoke-like fine strands originating from the departed periplasm and stretching towards cell wall could be observed even after plasmolysis. By observing the precipitation of ATPase activity product (lead phosphate) at plasma membrane and plasmodesmata, it was found that the fine strands were plasma membrane-lined channels surrounding the cytoplasm and that they still firmly connected to the plasmodesmata during plasmolysis. Compared with the control (unstressed), a sharp decrease of ATPase activity in the plasmodesmata of the stressed cells was observed. Inhibition of energy metabolism in these limited locales would affect the physiological activity, maybe including the regulation of permeability and the change of size exclusion limit (SEL) of plasmodesmata.

水分胁迫对抗旱性不同的玉米品种根、叶渗透调节能力及渗透调节物质的影响

以抗旱性不同的 2个玉米品种为材料 ,研究了不同程度的水分胁迫对玉米生育中后期根系及叶片的渗透调节能力、渗透调节物质的影响 ,比较了根系与叶片渗透调节的差异 ,结果表明 :拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆期叶片的渗透调节能力 ,随着水分胁迫的加剧而增强 ;不同的生育期比较 ,前 3个生育期 ,随着生育进程渗透调节有增强的趋势 ,但灌浆期的渗透调节能力下降 ;抗旱性强的品种渗透调节能力高于抗旱性弱的品种。根系的渗透调节能力低于叶片。严重水分胁迫下根系的渗透调节能力从抽穗期开始下降 ,甚至低于中度水分胁迫 ,2个品种的变化趋势基本相同。 4种渗透调节物质可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸与K+ 的含量随着水分胁迫的加剧逐渐增加 ,但灌浆期较复杂。这可能与灌浆期大量的可溶性物质 ,特别是可溶性糖 ,用于子粒灌浆 ,灌浆与渗透调节物质竞争有关。根系无论渗透调节物质的含量 ,还是渗透调节的增加量均小于叶片 ,与渗透调节的变化趋势一致。 4种渗透调节物质对渗透调节的相对贡献 ,在前 3个生育阶段 ,以可溶性糖较多 ,其次是K+ 。

亚精胺对渗透胁迫的玉米幼苗叶片NADPH氧化酶和抗氧化酶活性的影响

为了探讨多胺增强植物抗旱性的机理,研究了渗透胁迫下,玉米品种农大108(抗旱性较强)和掖单13号(抗旱性较弱)幼苗叶片中亚精胺(spermidine:Spd)含量与质膜NADPH氧化酶和3种抗氧化酶——超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的变化.结果表明,渗透胁迫48 h,抗旱性弱的掖单13号幼苗叶片的NADPH氧化酶活性的上升幅度明显大于抗旱性强的农大108,而农大108幼苗叶片Spd含量以及SOD,CAT和APX活性的上升幅度明显大于掖单13号.外源Spd处理明显提高了掖单13号幼苗叶片的Spd含量以及SOD,CAT和APX活性,也明显抑制了NADPH氧化酶活性的上升.Spd的生物合成专一性抑制剂——甲基乙二醛-双(鸟嘌呤腙)(MGBG)处理,则明显抑制了渗透胁迫下农大108叶片中SOD,CAT和APX活性以及Spd含量的上升,也明显提高了NADPH氧化酶活性.结果还表明,渗透胁迫下玉米幼苗叶片的Spd可能通过抑制NADPH氧化酶活性以及促进抗氧化酶活性而降低叶片内的活性氧水平,从而减轻活性氧对幼苗的伤害.

亚精胺浸种对玉米幼苗根系核蛋白体上结合态多胺含量的影响

用高压液相色谱(HPLC)方法检测了渗透胁迫下,玉米幼苗根系核蛋白体(deoxyribonucleic acid-protein:DNP)上的非共价结合态多胺(noncovalently conjugated polyamines:NCC-PAs)的含量。两个品种的NCC-Spd(亚精胺)和NCC-Spm(精胺)含量都因渗透胁迫而上升,而且抗旱性强的农大108上升幅度明显大于抗旱性弱的掖单13,在两个品种中未检测到NCC-Put(腐胺)。亚精胺浸种处理明显促进了渗透胁迫下掖单13核蛋白体上NCC-Spd和NCC-Spm含量的上升,也提高了掖单13幼苗对渗透胁迫的抗性。结果表明:亚精胺浸种处理,通过提高玉米幼苗根系核蛋白体上NCC-Spd和NCC-Spm的含量,从而增强玉米幼苗适应渗透胁迫的能力。

百草枯和苯甲酸钠对渗透胁迫下抗旱性不同玉米品种愈伤组织的影响

两个品种玉来愈伤组织经0．5和5mmol/L的百草枯处理3h后，在渗透胁迫（PEG6000－0．5MPa溶液）下处理24h,电解质泄漏率增加；H2O2和MDA积累；AsA和CAR含量的减少加剧。0．5和5mmol/L的苯甲酸钠减轻渗透胁迫诱导的氧化伤害，促进CAT活性的增加；使SOD、GR、AP和POD能维持较高的活性；AsA和CAR含量降低的幅度减小。抗旱性强的品种PAN6043愈伤组织抗氧化胁迫和渗透胁迫能力强于抗旱性弱品种SC701，并与合高活力抗氧化系统密切相关。

玉米幼苗对盐胁迫的响应和适应

分别用不同浓度(0,50,75,100mmol/L雪的NaCl溶液处理三叶期玉米幼苗1d和7d,测定其鲜重、干重、含水重、无机离子和有机溶质,渗透调节能力等,结果显示:玉米幼苗生长受到盐的抑制,盐胁迫下,玉米幼苗吸收一定量的Na+、Cl-,主要渗透调节均质是可溶性糖、游离氨基酸和有机酸等有机溶质,以有机渗透调节为主.处理7d后的渗透调节的效果更明显,且玉米地上部有拒盐作用.

玉米质膜内在蛋白ZmPIP2;6响应渗透、盐和干旱胁迫的功能鉴定

【目的】质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)广泛存在于植物细胞的膜系统上,在植物体内水分运输和水分平衡的过程中至关重要。对ZmPIP2;6在植物水分胁迫耐性中的功能进行探究,为玉米培育抗旱耐盐新品种提供优秀基因资源。【方法】分析并比对ZmPIP2;6与其他物种中报道参与水分胁迫的PIPs的氨基酸序列,构建ZmPIP2;6-GFP载体并通过PEG介导转化玉米原生质体,对ZmPIP2;6进行亚细胞定位。采集玉米的不同组织样品,包括根、茎、叶、未成熟雄穗、未成熟雌穗、胚和胚乳;对玉米进行PEG或NaCl处理,在处理的不同时间点采集玉米的根和叶样品。提取总RNA并通过qRT-PCR调查ZmPIP2;6在玉米不同组织以及在水分胁迫下的表达模式。构建ZmPIP2;6超表达载体,发展并鉴定ZmPIP2;6超表达拟南芥材料,观察转基因植株对渗透、盐及干旱胁迫的耐性生理表型,并测量其根长、叶片水分散失率等性状。检测在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达。【结果】氨基酸序列分析比对结果显示ZmPIP2;6具有PIP蛋白的典型结构与并且其他物种的PIP蛋白具有很高的同源性。转化玉米原生质体试验结果显示ZmPIP2;6蛋白定位在细胞质膜。qRT-PCR结果显示ZmPIP2;6在玉米未成熟雄穗中表达量最高,并且在玉米受到渗透和盐胁迫后根和叶中的ZmPIP2;6表达受到显著诱导。在MS固体培养基上进行渗透胁迫处理和盐胁迫处理以及进一步的土培试验中进行干旱胁迫处理,ZmPIP2;6超表达拟南芥植株相对野生型都显示出更强的胁迫耐性。在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达受到不同程度的影响。【结论】玉米内在质膜蛋白基因ZmPIP2;6在渗透或盐胁迫下表达上调,在拟南芥中超表达ZmPIP2;6会增强植株对渗透、盐和干旱胁迫的耐性,并且在盐或干旱胁迫条件下会影响拟南芥中胁迫相关基因的表达。ZmPIP2;6可能参与植物水分胁迫响应过程。